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文本内容:
机械设计高端面试题和答案
一、基础概念与理论（15题，每题1分，共15分）
1.机械设计的核心目标是什么？
2.机械设计过程通常包括哪几个主要阶段？
3.机械零件的“等强度设计”原则指的是什么？
4.机械设计中“标准化”的主要作用是什么？
5.什么是机械系统的“可靠性”？其主要评价指标有哪些？
6.机械设计中“成本估算”通常在哪个设计阶段进行？其主要依据是什么？
7.机械零件的“结构工艺性”指的是什么？请举例说明其重要性
8.机械设计中“动态设计”与“静态设计”的主要区别是什么？
9.什么是机械系统的“功能原理设计”？其主要任务是什么？
10.什么是机械系统的“经济性设计”？其主要目标是什么？
11.机械零件的“耐磨性”主要取决于哪些因素？
12.机械设计中的“模块化设计”指的是什么？其有哪些优点？
13.什么是机械系统的“安全性设计”？其主要设计原则有哪些？
14.机械设计中“材料力学性能”与“机械设计性能”的区别是什么？
15.机械零件的“结构工艺性”对制造成本有什么影响？
二、机械结构设计与强度校核（15题，每题1分，共15分）
1.设计阶梯轴时，通常将轴径较大的部分设计在轴的两端，为什么？
2.齿轮传动中，为什么通常将小齿轮的齿宽设计得比大齿轮略宽一些？第1页共9页
3.机械设计中，为什么要对轴进行“刚度校核”？轴的刚度不足可能导致哪些问题？
4.带传动中，为什么要限制带速？带速过高会有哪些危害？
5.机械设计中，什么是“轴的结构设计”？其主要内容包括哪些？
6.滚动轴承的“寿命计算”中，基本额定动载荷（C）的物理意义是什么？
7.机械设计中，为什么要对零件进行“疲劳强度校核”？影响零件疲劳强度的主要因素有哪些？
8.设计蜗杆传动时，为什么通常选择蜗杆的头数Z1为1-4？头数对传动有什么影响？
9.机械设计中，“轴的轴向定位”和“周向定位”分别指什么？各有哪些常用方法？
10.齿轮传动中，“齿面接触疲劳强度”和“齿根弯曲疲劳强度”哪个通常是设计的主要依据？为什么？
11.机械设计中，为什么要对轴进行“强度校核”？轴的强度不足可能导致哪些失效形式？
12.带传动中，“弹性滑动”和“打滑”的区别是什么？各有什么危害？
13.机械设计中，“滚动轴承的游隙”指的是什么？为什么要控制轴承游隙？
14.设计斜齿轮传动时，为什么要采用“螺旋角β”？β过大或过小有什么影响？
15.机械设计中，“轴的临界转速”指的是什么？其对机械系统有什么影响？
三、机械系统方案设计（15题，每题1分，共15分）第2页共9页
1.设计一个小型物料输送装置（输送距离5m，输送速度
0.5m/s，输送质量20kg），从传动方案角度，你会优先选择带传动还是链传动？为什么？
2.某小型机床主传动系统要求实现5级转速，且各转速间的传动比呈等比数列（公比φ=
1.26），若采用定轴轮系，输入轴转速n1=1450r/min，求输出轴的最高转速n5和最低转速n1？
3.机械系统方案设计中，“功能分解法”的主要步骤是什么？请简述
4.设计一个小型搅拌装置（搅拌轴直径50mm，搅拌桨为三叶式，转速50-200r/min可调，功率
0.5kW），从驱动方式角度，你会选择电动机直接驱动还是通过减速箱驱动？为什么？
5.机械系统方案设计中，“反求设计法”与“正向设计法”的主要区别是什么？各适用于什么场景？
6.设计一个小型提升装置（提升高度3m，提升质量100kg，提升速度
0.3m/s），从传动形式角度，你会优先选择齿轮传动还是螺旋传动？为什么？
7.某机械系统要求实现“快速移动-精确定位-动力输出”的循环动作，从执行机构角度，你会选择哪种组合机构？请说明理由
8.机械系统方案设计中，“运动方案设计”和“动力方案设计”的主要任务分别是什么？
9.设计一个小型农业播种机的行走传动系统，请说明可能的传动方案（至少2种），并比较其优缺点
10.机械系统方案设计中，“方案评价”的主要内容包括哪些？常用的评价方法有哪些？第3页共9页
11.某机械系统要求实现“间歇运动”，从机构选型角度，你会选择槽轮机构还是不完全齿轮机构？为什么？
12.设计一个小型自动上料装置（上料频率1次/10s，上料质量10kg，上料高度1m），从动力与传动角度，你会选择哪种动力源？为什么？
13.机械系统方案设计中，“模块化设计”在方案设计阶段的作用是什么？
14.设计一个小型传送带分拣装置，要求传送带速度
0.8m/s，分拣机构需在传送带某一位置将不同物料（质量1-5kg）推离传送带，从执行机构角度，你会选择气缸驱动还是电动推杆驱动？为什么？
15.机械系统方案设计中，“载荷分析”的主要目的是什么？在方案设计阶段需要分析哪些载荷？
四、机械零件失效分析与预防（15题，每题1分，共15分）
1.齿轮传动中，“齿面点蚀”通常发生在什么位置？其主要原因是什么？如何预防？
2.轴类零件在什么情况下容易发生“疲劳断裂”？如何预防？
3.滚动轴承的“胶合”失效通常发生在什么工况下？如何预防？
4.带传动中，“打滑”与“弹性滑动”的区别是什么？如何避免打滑？
5.机械零件的“磨损”分为哪几种类型？请分别简述其主要原因
6.蜗杆传动中，“齿面胶合”比齿轮传动更容易发生，为什么？
7.什么是机械零件的“应力腐蚀”和“氢脆”？其主要原因是什么？
8.什么是机械零件的“过量变形”失效？如何预防？
9.链传动中，“链条铰链磨损”的主要影响是什么？如何预防？
10.机械零件的“断裂失效”有哪些类型？请举例说明其特征第4页共9页
11.机械设计中，“预防失效”的设计原则有哪些？
12.滑动轴承的“轴瓦胶合”与滚动轴承的“胶合”在机理上有什么异同？
13.机械零件的“振动失效”指的是什么？其主要危害是什么？
14.机械设计中，“表面处理技术”在预防零件失效方面有哪些作用？请举例说明
15.某机械系统中，齿轮箱在运行1000小时后出现“异响”，从失效分析角度，可能的原因有哪些？
五、机械设计中的材料选择（15题，每题1分共15分）
1.设计一个承受冲击载荷的传动轴（轴径50mm，传递扭矩200N·m，转速1500r/min），从材料性能角度，你会优先选择哪种材料？为什么？
2.齿轮传动中，小齿轮和大齿轮通常选择不同的材料配对，为什么？
3.机械设计中，选择材料时需要考虑哪些主要因素？
4.滑动轴承轴瓦通常选择“减摩材料”，请列举两种常用的减摩材料，并说明其主要特点
5.带传动中，带的材料选择需要考虑哪些性能？为什么？
6.机械设计中，“金属材料”和“非金属材料”各有什么优缺点？
7.设计一个在300℃高温环境下工作的零件（如汽轮机叶片），从材料选择角度，你会优先考虑哪种材料类型？为什么？
8.机械零件的“表面处理”对材料性能有什么影响？请举例说明其对耐磨性的提升作用
9.设计一个在潮湿环境下工作的齿轮传动系统，从材料选择角度，你会注意哪些问题？第5页共9页
10.机械设计中，“材料的疲劳性能”与“强度”有什么关系？在材料选择时如何平衡两者？
11.某机械零件在使用中出现“应力腐蚀开裂”，从材料和环境角度，可能的原因有哪些？
12.滚动轴承的“滚动体和套圈”通常选择什么材料？为什么？
13.机械设计中，“材料的密度”对机械系统有什么影响？如何在材料选择时考虑密度因素？
14.设计一个承受交变载荷的小模数齿轮（模数m=2mm，齿数z=20，转速3000r/min），从材料选择角度，你会优先选择哪种材料？并简述热处理工艺
15.机械设计中，“材料的耐老化性”指的是什么？在选择非金属材料（如橡胶、塑料）时为什么要特别关注这一性能？
六、机械制造与工艺知识（15题，每题1分，共15分）
1.机械加工中，“基准”分为哪几类？请简述其定义和作用
2.机械加工中，“加工经济精度”指的是什么？影响加工经济精度的主要因素有哪些？
3.轴类零件加工中，为什么常采用“调质处理”安排在粗加工之后、精加工之前？
4.齿轮加工中，“展成法”和“成形法”各有什么特点？
5.机械设计中，“公差与配合”的选择需要考虑哪些因素？
6.机械加工中，“加工余量”过大或过小有什么危害？
7.什么是机械零件的“互换性”？其在机械制造和设计中有什么重要意义？
8.机械加工中，“工序集中”和“工序分散”各有什么优缺点？第6页共9页
9.滚动轴承外圈与壳体孔的配合，内圈与轴颈的配合，通常选择什么配合类型？为什么？
10.机械制造中,“焊接工艺”对零件性能有什么影响？
11.机械设计中，“基准制”分为哪两种？选择基准制时通常优先选择哪种？为什么？
12.机械加工中，“加工误差”和“公差”有什么关系？
13.什么是机械零件的“结构工艺性”？请举例说明其对制造成本的影响
14.机械制造中，“热处理工艺”的主要作用有哪些？
15.机械设计中，“公差原则”包括哪几种？请简述“独立原则”的含义
七、机械创新设计与优化（15题，每题1分，共15分）
1.机械设计中，“创新设计”与“常规设计”的主要区别是什么？
2.现有带传动中，带与带轮的接触是刚性接触，如何通过创新设计提高其传动效率和寿命？
3.机械设计中，“TRIZ理论”的核心思想是什么？在创新设计中有什么作用？
4.现有单级齿轮减速器体积较大，如何通过创新设计减小其体积？
5.机械设计中，“仿生设计”的主要特点是什么？请举例说明一个仿生设计的机械案例
6.现有手动工具（如扳手）操作费力，如何通过创新设计提高其操作效率？
7.机械设计中，“反求设计”的创新点通常体现在哪些方面？
8.某机械系统要求在有限空间内实现“大行程”移动，从机构创新角度，你会选择什么机构？为什么？第7页共9页
9.机械设计中，“创新思维方法”有哪些？请简述“头脑风暴法”的实施步骤
10.现有普通机床的进给系统结构复杂，如何通过创新设计简化其结构？
11.机械设计中，“创新设计的评价标准”有哪些？
12.现有链传动中链条易磨损，如何通过创新设计提高链条的耐磨性？
13.机械设计中，“模块化创新”和“功能创新”的区别是什么？
14.什么是机械系统的“绿色设计”？其在创新设计中有什么意义？
15.现有机械零件的固定方式（如螺栓连接）易松动，如何通过创新设计解决这一问题？答案汇总
一、基础概念与理论
1.实现机械产品的功能要求、经济性要求、可靠性要求和安全性要求，以最小的成本设计出性能优良、结构合理、使用可靠的机械产品
2.需求分析与方案设计阶段、详细设计阶段、样机试制与试验阶段、小批量试生产与设计改进阶段、批量生产与维护阶段
3.通过合理设计零件的结构和尺寸，使零件各部分的强度（或刚度）相等或接近，以充分发挥材料性能，避免材料浪费或局部强度不足
4.提高产品质量和可靠性、降低生产成本、缩短设计制造周期、便于维修和互换性、促进技术交流与合作
5.机械系统在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力；评价指标包括可靠度、故障率、平均无故障工作时间（MTBF）、平均修复时间（MTTR）等第8页共9页
6.通常在方案设计阶段和详细设计阶段进行；主要依据包括材料价格、加工工艺复杂度、制造工时、装配难度、外购件成本等
7.结构工艺性是指零件在满足使用功能的前提下，制造、装配、维修的难易程度；例如，轴类零件若设计成阶梯轴而非变径复杂形状，可降低车削加工难度和成本
8.静态设计主要考虑零件在静载荷作用下的强度和刚度，不考虑或简化考虑载荷随时间的变化及系统的动态响应；动态设计则需考虑载荷的周期性、冲击性，以及系统的振动、噪声、疲劳寿命等动态性能9第9页共9页。
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